JP2009081289A - 半導体装置、その固定構造、及びその異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの収容後において、パッケージ内を浮遊する異物を低減することができる半導体装置、その固定構造、及びその異物除去方法を提供する。
【解決手段】一面側に可動部が形成された半導体チップをパッケージの閉じた内部空間に収容してなる半導体装置であって、パッケージの内部空間に、粘着部材からなる吸着部を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動部を有する半導体チップをパッケージ内に収容してなる半導体装置、該半導体装置の固定構造、及び半導体装置、その固定構造、及び該半導体装置の異物除去方法に関するものである。

容量式の力学量センサやマイクロスキャナなど、可動部を有する半導体チップでは、粉塵などの異物の噛み込みにより、可動部の作動が阻害される。しかしながら、構成要素の微細化・複雑化により、外観検査によって全ての異物を除去するのが困難となってきている。

これに対し、例えば特許文献１には、容量式力学量センサにおける異物の除去方法が提案されている。特許文献１では、可動部と固定部との間に所定に駆動電圧を印加し、可動部を強制的に変位させることで可動部の直下にある異物を露出させ、吸引除去や自重落下による除去を行うようにしている。
特開２００５−９１０３１号公報

ところで、可動部を有する半導体チップは、使用環境下などにおいて可動部への異物の噛み込みを抑制するために、閉じた内部空間を有するパッケージに収容される。

しかしながら、パッケージの内部空間には、例えばパッケージの形成時に生じた粉塵などの異物が存在する。したがって、パッケージ内に半導体チップを収容した後で、パッケージ内を異物が浮遊して可動部に到達し、可動部に噛み込む恐れがある。

本発明は上記問題点に鑑み、半導体チップの収容後において、パッケージ内を浮遊する異物を低減することができる半導体装置、その固定構造、及びその異物除去方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、閉じた内部空間を有するパッケージと、一面側に形成された可動部を有し、パッケージの内面に固定されて内部空間に収容される半導体チップと、内部空間の雰囲気に晒されつつ可動部とは離間された少なくとも一部に、内部空間の異物を吸着させる吸着部と、を備えることを特徴とする。

このように本発明によれば、少なくとも一部がパッケージの内部空間の雰囲気に晒される（換言すれば、内部空間に面する）吸着部を備えている。したがって、半導体チップをパッケージ内に収容した後に、内部空間に存在する異物を吸着部における内部空間に面する部位に吸着させることができる。これにより、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を低減し、ひいては可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、吸着部として、粘着性を有する粘着部材を採用しても良い。これによれば、パッケージに印加された外力や温度変化等による気流などによって内部空間を浮遊する粉塵などの異物のうち、粘着部材に衝突した異物が粘着部材に保持される。したがって、パッケージの内部空間を浮遊する異物を低減することができる。なお、浮遊には、重力による落下も含まれる。

請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、粘着部材がパッケージの内面に接着された構成としても良い。パッケージは、半導体チップを収容するものであるので、粘着部材の設置箇所として好適である。

請求項３に記載の発明においては、請求項４に記載のように、半導体チップが可動部形成面の裏面を対向面としてパッケージの内面に固定され、粘着部材が、パッケージの内面のうち、可動部形成面と対向する面であって少なくとも可動部との対向部位に接着された構成とすることが好ましい。これによれば、可動部と対向して配置された粘着部材によって、可動部における異物の噛み込みを効果的に低減することができる。

請求項２又は請求項３に記載の発明においては、請求項５に記載のように、パッケージの内部空間に収容される回路チップをさらに備え、半導体チップが、可動部を回路チップの一面に対向させた状態でバンプを介して回路チップと接続され、回路チップを介してパッケージの内面に固定された構成としても良い。これによれば、可動部を回路チップの一面と対向させるので、可動部の裏面が回路チップの一面と対向する構成に比べて、可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

請求項５に記載の発明においては、請求項６に記載のように、粘着部材が回路チップにおけるバンプとの接続面に接着された構成とすると良い。これによれば、半導体チップと回路チップとの対向領域を通じて、異物が可動部に到達する前に、粘着部材に衝突した異物を粘着部材に保持することができる。したがって、パッケージの内部空間を浮遊する異物を低減することができる。

請求項６に記載の発明においては、請求項７に記載のように、可動部を取り囲むように、粘着部材が回路チップにおける半導体チップとの対向領域の間口近傍に接着された構成とすることが好ましい。これによれば、可動部における異物の噛み込みを効果的に低減することができる。

粘着部材によって、半導体チップと回路チップの対向領域の少なくとも一部が塞がれ、これにより可動部が封止された状態とすると、可動部への異物の噛み込みは抑制できるものの、可動部の配置された空間の体積が狭いため、温度変化などによる影響を受け易くなる。したがって、請求項６又は請求項７に記載の発明においては、請求項８に記載のように、可動部が内部空間の雰囲気に晒されるように、粘着部材が配置された構成とすることが好ましい。

また、請求項１に記載の発明においては、請求項９に記載のように、パッケージとして、半導体チップが内面に固定される開口部を備えた有底筒状のケースと、導電材料を用いて形成され、開口部を閉塞するカバーとを有し、吸着部として、カバーと、該カバーに電圧を印加する電圧印加部とを有する構成としても良い。

これによれば、カバーに電圧を印加すると、パッケージ内の異物のうち、誘電体からなる異物が分極し（異物が双極子となり）、カバーに静電的に引き寄せられて内面に吸着される（静電吸着される）。すなわち、このような構成としても、半導体チップをパッケージ内に収容した後に、内部空間に存在する異物を吸着部における内部空間に面する部位（カバーの内面）に吸着させて保持することができる。したがって、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を低減し、ひいては可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

請求項９に記載の発明においては、請求項１０に記載のように、ケースが誘電体を用いて形成された構成に対して適用することが好ましい。このような構成においては、パッケージ内に、ケース由来の誘電体からなる異物が存在しやすい。したがって、この異物をカバーの内面に静電吸着させることで、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を効果的に低減することができる。

請求項１〜１０いずれかに記載の発明においては、例えば請求項１１に記載のように、半導体チップとして、力学量を検出するセンサチップを採用することができる。

次に、請求項１２に記載の発明は、閉じた内部空間を有するパッケージの内面に、一面側に可動部を有する半導体チップが固定され、半導体チップが内部空間に収容された半導体装置を、被取付部材に固定してなる半導体装置の固定構造であって、パッケージの内面の一部に粘着性を有する粘着部材が接着され、粘着部材が可動部よりも鉛直下方とされていることを特徴とする。

このように本発明によれば、被取付部材に半導体装置が固定された状態で、粘着部材が可動部よりも鉛直下方となっている。したがって、重力によって落下した粉塵などの異物を粘着部材に吸着させることができる。これにより、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を低減し、ひいては可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

また、請求項１３に記載の発明は、開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部を有する半導体チップが固定され、この固定状態でケースの開口部がカバーによって閉塞された半導体装置を、被取付部材に固定してなる半導体装置の固定構造であって、カバーは導電材料からなり、該カバーに電圧を印加する電圧印加部と電気的に接続されており、カバーが可動部よりも鉛直下方とされていることを特徴とする。

このように本発明によれば、被取付部材に半導体装置が固定された状態で、カバーが可動部よりも鉛直下方となっている。したがって、カバーに電圧を印加することで、誘電体からなる異物を分極させて、カバーに静電的に引き寄せる際に、重力の効果が相俟って、異物をカバーに対して効果的に引き寄せることができる。これにより、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を低減し、ひいては可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

次に、請求項１４に記載の発明は、開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部が形成された半導体チップを固定し、この固定状態でケースの開口部を閉塞するようにカバーを組み付けてなる半導体装置の異物除去方法であって、カバーとして、その内面に粘着部材が接着されたカバーを準備し、カバーをケースに組み付けた状態で、カバー側を下方としてケースに振動を印加することを特徴とする。

このように本発明によれば、内面に粘着部材が接着されたカバーを下方とした状態で、ケースに振動を印加するので、重力と振動によって粉塵などの異物を下方に落下させて効果的に粘着部材に吸着させることができる。したがって、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を効果的に低減することができる。

また、請求項１５に記載の発明は、開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部が形成された半導体チップを固定し、この固定状態でケースの開口部を閉塞するようにカバーを組み付けてなる半導体装置の異物除去方法であって、カバーとして、導電材料からなり、該カバーに電圧を印加する電圧印加部と電気的に接続されたカバーを準備し、カバーをケースに組み付け、カバーに電圧を印加した状態で、カバー側を下方としてケースに振動を印加することを特徴とする。

このように本発明によれば、カバーに電圧を印加することで、誘電体からなる異物を分極させ、カバーに静電的に引き寄せることができる。また、重力と振動によって粉塵などの異物をカバー側の下方に落下させることができる。そして、カバーの内面に異物を静電吸着させることができる。したがって、パッケージの内部空間を浮遊する粉塵などの異物を効果的に低減することができる。

請求項１４又は請求項１５に記載の発明においては、請求項１６に記載のように、半導体チップを、可動部がカバーと対向するようにケースの内面に固定すると良い。これによれば、カバーに対する異物の落下方向での死角が少なくなるので、より効果的にカバーに接着された粘着部材、又は、電圧が印加されたカバーの内面に、異物を吸着させることができる。

請求項１４〜１６いずれかに記載の発明においては、請求項１７に記載のように、振動の印加後、ケースからカバーを取り外し、別のカバーをケースに組み付けるようにしても良い。これによれば、カバー（粘着部材含む）に吸着された異物を、内部空間から除去することができる。すなわち、内部空間の異物を低減することができる。なお、新たに取り付けるカバーとしては、取り外されたカバーと同じ吸着機能を有するカバーを取り付けても良いし、吸着機能を有さないカバーを取り付けても良い。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図２は、カバー側から見た半導体装置の平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、要部として、半導体チップ１０と、半導体チップ１０と電気的に接続された回路チップ２０と、半導体チップ１０及び回路チップ２０を収容するパッケージ３０と、パッケージ３０の内部空間３１に存在する異物４１を吸着する吸着部４０と、を有している。

半導体チップ１０は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などの半導体基板１１の一面１１ａ（以下、可動部形成面１１ａと示す）側に、可動部１２が形成されたものである。本実施形態においては、半導体基板１１に周知のマイクロマシン加工を施す（トレンチなどを形成する）ことによって櫛歯構造の梁構造体が形成され、梁構造体の一部が、角速度の印加によって可動する可動部１２となっている。すなわち、半導体チップ１０として、可動部１２の可動（変位）に伴う容量の変化によって角速度を検出する角速度センサチップが構成されており、半導体装置１００が角速度センサ装置となっている。このような構成の半導体チップ１０（角速度センサチップ）は、例えば特開２００６−８４３２６号公報などに記載されるように、容量式（振動型）の角速度センサとして周知であるので、本実施形態における詳細な説明を割愛する。

また、半導体チップ１０における可動部形成面１１ａ側には、可動部１２に対して駆動信号を印加したり、検出信号を取り出したりするためのパッド１３が形成されている。このパッド１３は金やアルミニウムなどからなり、半導体基板１１における可動部１２の形成領域の周辺に形成されている。

このように構成される平面矩形状の半導体チップ１０は、図１に示すように、半導体基板１１における可動部形成面１１ａの裏面１１ｂを対向面として回路チップ２０上に積層され、この積層状態で、半導体チップ１０と回路チップ２０とがボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。

回路チップ２０は、例えばシリコン基板などの半導体基板２１に対し、周知の半導体プロセスを用いて、ＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子、抵抗、キャパシタなどからなる半導体チップ１０の処理回路（図示略）を形成してなるものである。本実施形態においては、この処理回路が、半導体チップ１０に対して可動部１２を駆動させるための駆動信号を印加したり、半導体チップ１０からの検出信号を所定処理（例えばＣＶ変換や増幅）するように構成されている。

回路チップ２０（半導体基板２１）における、半導体チップ１０（半導体基板１１の裏面１１ｂ）と対向する一面２１ａ（以下可動部側面２１ａと示す）には、半導体基板１１との対向領域の少なくとも一部に接着部材５１が配置されている。そして、この接着部材５１を介して、半導体チップ１０が回路チップ２０上に接着固定されている。また、本実施形態においては、回路チップ２０の可動部側面２１ａの大きさが半導体チップ１０の可動部形成面１１ａ（及び裏面１１ｂ）よりも大きく、半導体チップ１０の外周端が回路チップ２０における外周端よりも内側となっている。そして、半導体基板２１の可動部側面２１ａであって接着部材５１との接着領域の周辺に、複数のパッド２２が形成されている。このパッド２２はアルミニウムなどからなり、その一部がボンディングワイヤ５０を介して半導体チップ１０のパッド１３と電気的に接続されている。また、回路チップ２０は、図１に示すように、半導体基板２１における可動部側面２１ａの裏面２１ｂを対向面としてパッケージ３０に積層されており、この積層状態で、パッド２２の一部が、ボンディングワイヤ５２を介して後述する配線部３４の端部と電気的に接続されている。

パッケージ３０は、閉じた内部空間３１を有しており、該内部空間３１に半導体チップ１０と回路チップ２０を収容するものである。本実施形態においては、パッケージ３０の構成部材として、開口部３２ａを有する有底筒状のケース３２と、開口部３２ａを閉塞するカバー３３とを有している。

ケース３２は、例えばセラミックや樹脂などを用いて形成されており、その表面や内部に配線部３４が形成されている。この配線部３４は、一部が内部空間３１に露出されてボンディングワイヤ５２と接続され、一部がケース３２の外部に露出されている。これにより、例えば回路チップ２０からの出力信号が、ボンディングワイヤ５２、及び、配線部３４を介して、パッケージ３０の外部に伝達可能となっている。本実施形態においては、ケース３２の構成材料としてアルミナなどのセラミックを採用しており、配線部３４を有するケース３２が、セラミック層を多層に積層してなるセラミック積層配線基板として構成されている。

また、有底筒状のケース３２の底部内面３２ｂには、接着部材５３を介して回路チップ２０が固定されている。詳しくは、半導体基板２１における可動部側面２１ａの裏面２１ｂとケース３２の底部内面３２ｂとの間に接着部材５３が介在されている。

カバー３３は、セラミック、樹脂、金属などからなり、接着、溶接、ロウ付けなどによってケース３２に固定されている。このカバー３３の組み付けにより、ケース３２の開口部３２ａが閉塞されて、閉じた内部空間３１を有するパッケージ３０となっている。そして、パッケージ３０の内部空間３１に少なくとも一部が面するように、吸着部４０が形成されている。

この吸着部４０は、パッケージ３０の内部空間３１に晒されつつ可動部１２の作動を妨げないように可動部１２とは離間された少なくとも一部位（換言すれば、内部空間３１に面し、且つ、可動部１２とは離間された一部位）を有しており、該部位に内部空間３１に存在する異物４１を吸着させるものである。

本実施形態においては、粘着部材を用いて吸着部４０が構成されている。ここでいう粘着部材とは、接着部材の一種であり、水、溶剤、熱などを利用せず、常温で短時間、僅かな圧力で接着し、接着後もその状態が変化しない（粘着性を維持する）ものである。このような粘着部材としては、例えばゴム系や合成樹脂系の周知の粘着部材を採用することができる。そして、粘着部材からなる吸着部４０は、図１に示すように、パッケージ３０の内面に接着されている。より詳しくは、有底筒状のケース３２における側部内面３２ｃの一部に吸着部４０が形成されている。また、カバー３３の内面３３ａにも吸着部４０が形成されている。本実施形態においては、図２に示すように、カバー３３に形成された吸着部４０の大きさが、少なくとも半導体チップ１０における可動部１２の形成領域１２ａよりも大きく（本実施形態においては、可動部形成面１１ａよりも大きく）、可動部形成領域１２ａの外周端（本実施形態においては、半導体チップ１０の外周端）が吸着部４０における外周端よりも内側となっている。

次に、半導体装置１００の組み付け手順の一例を説明する。先ず、半導体チップ１０、回路チップ２０、パッケージ３０を構成するケース３２及びカバー３３をそれぞれ準備する。この時点で、粘着部材からなる吸着部４０は、パッケージ３０の内面に接着されている。次に、有底筒状のケース３２の底部内面３２ｂ及び回路チップ２０における可動部側面２１ａの裏面２１ｂの少なくとも一方に接着部材５３を塗布し、底部内面３２ｂと裏面２１ｂとを対向させて、ケース３２の底部内面３２ｂ上に回路チップ２０を積層固定する。回路チップ２０の固定後、回路チップ２０における可動部側面２１ａ及び半導体チップ１０における可動部形成面１１ａの裏面１１ｂの少なくとも一方に接着部材５１を塗布し、可動部側面２１ａと裏面１１ｂとを対向させて、回路チップ２０の可動部側面２１ａ上に半導体チップ１０を積層固定する。半導体チップ１０の固定後、半導体チップ１０のパッド１３と回路チップ２０のパッド２２、及び、回路チップ２０のパッド２２とケース３２の配線部３４とを、ボンディングワイヤ５０，５２を介してそれぞれ接続する。そして、ワイヤ接続後、ケース３２に対してカバー３３を組み付けることで、半導体装置１００が形成される。なお、上述では、半導体チップ１０の固定後に、回路チップ２０のパッド２２とケース３２の配線部３４とを、ボンディングワイヤ５２を介して接続する例を示した。しかしながら、回路チップ２０の固定後であって、半導体チップ１０の固定前に、回路チップ２０のパッド２２とケース３２の配線部３４とを、ボンディングワイヤ５２を介して接続しても良い。また、吸着部４０の形成は、カバー３３をケース３２に組み付ける前までに実施すれば良い。

このように構成される半導体装置１００は以下に示す特徴を有している。先ず、本実施形態においては、粘着部材をパッケージ３０の内面（ケース３２の側部内面３２ｃとカバー３３の内面３３ａ）に接着して吸着部４０としている。したがって、ケース３２にカバー３３を組み付け、パッケージ３０の閉じた内部空間３１に半導体チップ１０（及び回路チップ２０）が収容された状態で、パッケージ３０に印加された外力や温度変化等による気流などによって内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１のうち、吸着部４０に衝突した異物４１（例えば図１に破線で示す）を吸着部４０に保持することができる。したがって、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する異物４１を、吸着部４０を有さない構成に比べて低減することができる。なお、浮遊には、重力による落下も含まれる。

また、本実施形態においては、パッケージ３０の内面に接着させた粘着部材を吸着部４０としている。このような構成とすると、内部空間３１に吸着部４０の支持部材を別途設けなくとも良いので、構成を簡素化することができる。また、粘着部材の配置箇所として、可動部１２の可動の妨げや、ボンディングワイヤ５０，５２の接続信頼性を低下させることなく、広い面積を確保することができる。

また、本実施形態においては、半導体チップ１０が可動部形成面１１ａの裏面１１ｂを対向面として、パッケージ３０の内面に回路チップ２０を介して固定され、カバー３３に形成された吸着部４０の大きさが半導体チップ１０の可動部形成面１１ａよりも大きく、半導体チップ１０（可動部形成面１１ａ）の外周端が吸着部４０における外周端よりも内側となっている。すなわち、粘着部材からなる吸着部４０が、パッケージ３０の内面のうち、可動部１２と対向する部位に形成されている。したがって、半導体チップ１０よりも回路チップ２０が鉛直下方となるように半導体装置１００を取り付けたとしても、可動部１２上に位置する吸着部４０に異物４１を吸着・保持させることができる。これに対し、可動部１２と対向する部位に吸着部４０がないと、内部空間を浮遊する異物４１が可動部１２と対向する部位に衝突し、重力によって鉛直下方に落下して可動部１２に異物４１が噛み込む恐れがある。したがって、本実施形態に示す構成によれば、可動部１２への異物４１の噛み込みを効果的に低減することができる。

なお、本実施形態においては、半導体装置１００が回路チップ２０を有する例を示した。しかしながら、半導体装置１００として、回路チップ２０を有さない構成においても、同様の効果を期待することができる。

また、本実施形態においては、ケース３２の側部内面３２ｃ及びカバー３３の内面３３ａに吸着部４０としての粘着部材が接着される例を示した。しかしながら、粘着部材の配置は上記例に限定されるものではない。可動部１２に対して離間されつつ内部空間３１に晒されて（面して）いれば良い。例えば、ケース３２の底部内面３２ｂに接着された構成としても良いし、半導体チップ１０における可動部形成面１１ａ上や回路チップ２０における可動部側面２１ａ上に配置された構成としても良い。また、各チップ１０，２０の側面に配置された構成としても良い。

また、本実施形態においては、被取付部材に対する半導体装置１００の配置については特に言及しなかった。例えば本実施形態に示した半導体装置１００の被取付部材への固定構造としては、粘着部材からなる吸着部４０を、可動部１２よりも鉛直下方となる構造とすると良い。図３に示す例では、本実施形態に示した半導体装置１００を被取付部材１１０に取り付けた状態で、カバー３３が可動部１２よりも鉛直下方（図３の白抜き矢印方向）となっている。すなわち、カバー３３の内面３３ａに粘着部材を接着してなる吸着部４０が、可動部１２よりも鉛直下方となっている。このような取り付け構造とすると、重力によって落下する粉塵などの異物４１を粘着部材からなる吸着部４０に吸着させることができる。したがって、可動部１２よりも吸着部４０が鉛直上方とされる取り付け構造に比べて、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１を効果的に低減することができる。図３は、半導体装置の被取付部材への固定構造の一例を示す断面図である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図４及び図５に基づいて説明する。図４は、第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。図５は、カバー側から見た半導体装置の平面図である。

第２実施形態に係る半導体装置は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態においては、半導体チップ１０の可動部１２が、パッケージ３０を構成するカバー３３と対向され、カバー３３の内面３３ａに粘着部材からなる吸着部４０が形成される例を示した。これに対し、本実施形態においては、例えば図４に示すように、可動部１２を回路チップ２０の可動部側面２１ａに対向させた状態で半導体チップ１０が回路チップ２０上に積層され、半導体チップ１０のパッド１３と回路チップ２０のパッド２２がバンプ５４を介して電気的に接続されている。そして、回路チップ２０における可動部側面２１ａに、粘着部材からなる吸着部４０が形成されている点を特徴とする。

本実施形態においては、図４及び図５に示すように、吸着部４０が可動部１２を取り囲むように、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域の外周側間口近傍に環状に形成されている。より詳しくは、吸着部４０は、半導体基板２１の可動部側面２１ａにおける内周端が、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域の外周端よりも内側であってバンプ５４（バンプ５４と接続されるパッド２２）の近傍とされ、外周端が半導体基板２１における可動部側面２１ａの外周端近傍とされている。したがって、図４に示すように、ボンディングワイヤ５２を介してケース３２に形成された配線部３４と接続されるパッド２２は、吸着部４０によって被覆されている。また、吸着部４０は、その一部が半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域に配置されながらも、図４に示すように、吸着部４０によって可動部１２を封止しないないように（可動部１２が内部空間３１の雰囲気に晒されるように）、半導体チップ１０の可動部形成面１１ａとは離間されている。

このように、ボンディングワイヤ５２と接続される外周側のパッド２２が吸着部４０によって被覆される場合には、回路チップ２０のパッド２２とケース３２の配線部３４とを、ボンディングワイヤ５２を介して接続した後に、回路チップ２０の可動部側面２１ａ上に、吸着部４０を形成すれば良い。

このように構成される半導体装置１００は以下に示す特徴を有している。先ず、本実施形態においても、粘着部材を吸着部４０としている。したがって、ケース３２にカバー３３を組み付け、パッケージ３０の閉じた内部空間３１に半導体チップ１０及び回路チップ２０が収容された状態で、パッケージ３０に印加された外力や温度変化等による気流、重力などによって内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１のうち、吸着部４０に衝突した異物４１（例えば図４に破線で示す）を吸着部４０に保持することができる。したがって、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する異物４１を、吸着部４０を有さない構成に比べて低減することができる。

また、本実施形態においては、回路チップ２０における可動部側面２１ａに接着させた粘着部材を吸着部４０としている。このような構成とすると、内部空間３１に吸着部４０の支持部材を別途設けなくとも良いので、構成を簡素化することができる。

また、本実施形態においては、半導体チップ１０の可動部１２を回路チップ２０の可動部側面２１ａと対向させている。すなわち、異物４１が可動部１２に到達するまでに、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域を通過しなければならない。したがって、第１実施形態に示したように、半導体チップ１０における可動部形成面１１ａの裏面１１ｂを回路チップ２０の可動部側面２１ａと対向させる構成に比べて、可動部１２における異物４１の噛み込みを低減することができる。

また、本実施形態においては、粘着部材からなる吸着部４０が回路チップ２０における可動部側面２１ａに接着されている。したがって、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域を通じて異物４１が可動部１２に到達する前に、吸着部４０に衝突した異物４１を吸着部４０に保持することができる。これにより、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する異物４１を低減することができる。特に本実施形態においては、可動部１２を取り囲み、且つ、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域の間口近傍に（より詳しくは一部が対向領域内に配置されるように）、吸着部４０が形成されている。したがって、半導体チップ１０と回路チップ２０との対向領域を通じて異物４１が可動部１２に到達する前に、吸着部４０に異物４１を効果的に吸着させることができる。すなわち、可動部１２における異物４１の噛み込みを効果的に低減することができる。

また、本実施形態においては、粘着部材からなる吸着部４０が回路チップ２０の可動部側面２１ａ上に形成される構成でありながら、可動部１２が内部空間３１の雰囲気に晒されている。したがって、可動部１２は、吸着部４０によって封止された狭い体積の空間に閉じ込められていないので、温度変化などによる可動部１２の影響を低減することができる。

なお、回路チップ２０の可動部側面２１ａにおける吸着部４０の配置は上記例に限定されるものではない。可動部側面２１ａにおける少なくとも一部に配置されていれば良く、例えば可動部側面２１ａ全面に粘着部材からなる吸着部４０が配置された構成としても良い。また、環状にも限定されず、複数箇所に分散配置された構成としても良い。

また、本実施形態においては、半導体装置１００の取り付け構造については特に言及しなかった。例えば、可動部１２よりも吸着部４０が鉛直下方となるように、半導体装置１００を被取付部材に取り付けると、重力によって落下する異物４１を吸着部４０に効果的に吸着・保持させることができる。したがって、可動部１２よりも吸着部４０が鉛直下方となるように、半導体装置１００を被取付部材に取り付けると良い。

また、本実施形態においては、回路チップ２０の可動部側面２１ａ上のみに、粘着部材からなる吸着部４０が配置される例を示した。しかしながら、回路チップ２０（半導体基板２１）の表面のうち、その他の部位にも吸着部４０が配置された構成としても良い。また、半導体チップ１０（半導体基板１１）の表面（例えば可動部形成面１１ａの裏面１１ｂ）に吸着部４０が配置された構成としても良い。さらには、第１実施形態に示したように、パッケージ３０の内面（ケース３２やカバー３３の内面）にも吸着部４０が配置された構成としても良い。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図６に基づいて説明する。図６は、第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。

第３実施形態に係る半導体装置は、上述した実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上述した実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

本実施形態においては、図６に示すように、上述した実施形態同様、パッケージ構成部材が、開口部３２ａを備えた有底筒状のケース３２と、開口部３２ａを閉塞するカバー３３からなり、カバー３３をケース３２に組み付けることで、閉じた内部空間３１を有するパッケージ３０が構成されるようになっている。そして、ケース３２は、本実施形態においても、第１実施形態同様、セラミック層を多層に積層してなるセラミック積層配線基板として構成されている。また、カバー３３が金属などの導電材料を用いて形成されており、このカバー３３に電圧印加部６０（たとえば直流電源）が電気的に接続されている。そして、電圧印加部６０によってカバー３３に電圧を印加することができるようになっており、カバー３３と電圧印加部６０とによって吸着部が構成されている。それ以外の構成については、第１実施形態に示した構成と同じ構成となっている。

このような構成においては、電圧印加部６０によってカバー３３に電圧を印加すると、カバー３３が帯電する。そして、パッケージ３０内の異物４１のうち、セラミックや樹脂などの誘電体からなる異物４１が、カバー３３の帯電の影響で分極し（異物４１が双極子となり）、カバー３３に静電的に引き寄せられて内面３３ａに吸着される（静電吸着される）。例えば分極の１つである電子分極では、異物４１の表面がカバー３３の極性と正負逆の極性となり、異物４１の内部がカバー３３と同一の極性となって、カバー３３に異物４１が引き寄せられる。また、カバー３３と逆の電荷で帯電した異物４１も、カバー３３に静電的に引き寄せられて内面３３ａに吸着される（静電吸着される）。

このように、本実施形態においては、カバー３３と電圧印加部６０とによって吸着部が構成されている。したがって、半導体チップ１０をパッケージ３０内に収容した後に、カバー３３に電圧を印加することで、内部空間３１に晒されるカバー３３の内面３３ａに異物４１を強制的に吸着させて保持することができる。これにより、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１を低減し、ひいては可動部における異物の噛み込みを低減することができる。

特に本実施形態に示すように、ケース３２が誘電体（セラミック）を用いて形成されている場合には、ケース３２を形成する過程などでケース３２の内面にケース由来の誘電体からなる異物４１が付着し、ケース３２とカバー３３との組み付け後において、パッケージ３０の内部空間３１に該異物４１が存在する恐れがある。しかしながら、本実施形態に示す構成によれば、このような誘電体からなる異物４１を、カバー３３の内面３３ａに静電吸着させることができる。すなわち、本実施形態に示す半導体装置１００は、ケース３２が誘電体からなる構成に好適である。

また、本実施形態においては、吸着部を構成するカバー３３が、可動部１２と対向する位置に配置されている。したがって、半導体チップ１０よりも回路チップ２０が鉛直下方となるように半導体装置１００を取り付けたとしても、可動部１２上に位置するカバー３３の内面３３ａに異物４１を吸着・保持させることができる。これに対し、可動部１２と対向する部位に吸着部としてのカバー３３がないと、内部空間を浮遊する異物４１が可動部１２と対向するパッケージ３０の部位に衝突し、重力によって鉛直下方に落下して可動部１２に異物４１が噛み込む恐れがある。したがって、本実施形態に示す構成によれば、可動部１２への異物４１の噛み込みを効果的に低減することができる。

なお、ケース３２の構成材料としてはセラミックに限定されるものではない。セラミック以外の誘電体（例えば樹脂）も採用することができる。これによれば、カバー３３との電気的な絶縁を確保することができる。

また、本実施形態においては、半導体装置１００が回路チップ２０を有する例を示した。しかしながら、半導体装置１００として、回路チップ２０を有さない構成においても、同様の効果を期待することができる。

また、電圧印加部６０によるカバー３３への電圧の印加タイミングは特に限定されるものではない。カバー３３への電圧印加によって一度静電吸着された異物４１は、カバー３３への電圧の印加がオフされた状態でもカバー３３の内面３３ａに保持される。したがって、カバー３３をケース３２に組み付けた後において、一時的、周期的、或いは連続的にカバー３３への電圧印加がなされれば良い。

また、本実施形態においては、カバー３３と電圧印加部６０とにより吸着部が構成される例を示した。しかしながら、本実施形態に示した構成と上述した実施形態に示した構成とを組み合わせた構成を採用することもできる。例えば、図６に示した構成に対し、ケース３２の側部内面３２ｃの粘着部材からなる吸着部４０が配置された構成とすることもできる。また、第２実施形態に示した構成（図４参照）に対し、本実施形態に示した吸着部（カバー３３と電圧印加部６０）を組み合わせた構成としても良い。このように、粘着部材からなる吸着部４０とカバー３３及び電圧印加部６０とによる吸着部を組み合わせることで、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１をより効果的に低減することもできる。なお、電圧印加部６０と電気的に接続されて吸着部を構成するカバー３３の内面３３ａに粘着部材を接着した場合、カバー３３の内面３３ａにおける粘着部材の接着された部位では粘着部材の効果によって異物４１が吸着され、カバー３３の内面３３ａにおける粘着部材の接着されない部位ではカバー３３の内面３３ａに異物４１が静電吸着される。

また、本実施形態においては、被取付部材に対する半導体装置１００の配置については特に言及しなかった。例えば本実施形態に示した半導体装置１００の被取付部材への固定構造としては、カバー３３が可動部１２よりも鉛直下方（カバー３３の外面がパッケージ３０の下面）となる構造とすると良い。このような固定構造とすると、静電引力だけでなく、重力も利用して、粉塵などの異物４１を吸着部としてのカバー３３の内面３３ａに吸着させることができる。したがって、可動部１２よりもカバー３３が鉛直上方とされる取り付け構造に比べて、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１を効果的に低減することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図７に基づいて説明する。図７は、第４実施形態に係る半導体装置の異物除去方法を説明するための断面図であり、（ａ）は異物除去時を示す図、（ｂ）はカバー取替えを示す図である。

第４実施形態に係る半導体装置の異物除去は、上述した実施形態に示した半導体装置における異物除去方法であるので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、上述した実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。

上述した実施形態のうち、カバー３３に吸着部４０が形成される構成、又は、カバー３３を吸着部とする構成においては、以下に示す方法を適用することで、内部空間３１に浮遊する異物４１を低減することが可能である。例えば図７（ａ）に示す半導体装置１００は、第１実施形態に示した構成（図１参照）とほぼ同じ構成となっており、可動部１２と対向するカバー３３の内面３３ａに、粘着部材からなる吸着部４０が形成されている。異なる点は、ケース３２の側部内面３２ｃに粘着部材からなる吸着部４０が形成されていない点である。

このような半導体装置１００において、図７（ａ）に示すように、可動部１２よりもカバー３３（吸着部４０）を鉛直下方（図７（ａ）中の白抜き矢印（片矢印）方向）とした状態で、ケース３２に例えば図７（ａ）に白抜き矢印（両矢印）で示す方向に振動を印加する。すると、重力と振動の効果によって、粉塵などの異物４１が下方に落下され、鉛直下方に位置する吸着部４０に異物４１が吸着・保持されることとなる。したがって、パッケージ３０の内部空間３１を浮遊する粉塵などの異物４１を効果的に低減することができる。

このとき、図７（ａ）に示すように、可動部１２がカバー３３と対向するように、半導体チップ１０がケース３２の底部内面３２ｂに固定（回路チップ２０を介して固定）された構成としておくと、カバー３３（吸着部４０）に対する異物４１の落下方向での死角が少なくなるので、カバー３３に形成された吸着部４０に、より効果的に異物４１を吸着させることができる。しかしながら、可動部１２に対して吸着部４０が鉛直下方であれば良いので、例えばケース３２における側部内面３２ｃに半導体チップ１０が固定された構成においても、カバー３３の内面３３ａに形成された吸着部４０に異物４１を吸着させることができる。

さらに、本実施形態においては、重力と振動の効果によって、吸着部４０に異物４１を吸着・保持させた後、図７（ｂ）に示すように、カバー３３を取り替えるようにしている。このように、振動の印加後、ケース３２からカバー３３を取り外し、別のカバー３３をケース３２に組み付けるようすると、吸着部４０に吸着された異物４１を、カバー３３の取り替えによって内部空間３１から除去することができる。すなわち、内部空間３１の異物４１を低減することができる。なお、図７（ｂ）においては、新たに取り付けるカバー３３を、取り外されたカバー３３と同じ吸着機能を有するカバー３３（図７（ｂ）では吸着部４０の形成されたカバー３３）としている。これによれば、カバー３３を取り替えた後でも、内部空間３１に残った異物４１を吸着部４０に吸着させることが可能である。しかしながら、吸着機能を有さないカバー３３を取り付けても良い。

なお、本実施形態においては、可動部１２が吸着部４０の形成されたカバー３３と対向配置された構成において、異物を除去する方法を示した。しかしながら、第２実施形態に示した構成のように、可動部１２が回路チップ２０と対向し、半導体チップ１０における可動部形成面１１ａの裏面１１ｂがカバー３３と対向する構成であって、カバー３３の内面３３ａに粘着部材からなる吸着部４０が形成された構成においても、上述の異物除去方法を適用することができる。また、導電材料からなるカバー３３に電圧印加部６０が電気的に接続された半導体装置１００においても、上述の異物除去方法を適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態においては、一面側に可動部１２の形成された半導体チップ１０として、角速度センサチップを採用し、半導体装置１００が角速度センサ装置である例を示した。しかしながら、半導体チップ１０（及び半導体装置１００）は、上記例に限定されるものではない。例えば、半導体チップ１０としては、角速度センサチップ以外にも、力学量の作用によって容量値が変化することにより力学量を検出するセンサチップ（例えば容量式の加速度センサチップ）や、可動部１２として静電駆動される静電アクチュエータが形成されたマイクロスキャナなどの光学素子チップ等、ＭＥＭＳ技術によって形成されたものを採用することができる。

第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。 カバー側から見た半導体装置の平面図である。 半導体装置の被取付部材への固定構造の一例を示す断面図である。 第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。 カバー側から見た半導体装置の平面図である。 第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る半導体装置の異物除去方法を説明するための断面図であり、（ａ）は異物除去時を示す図、（ｂ）はカバー取替えを示す図である。

符号の説明

１０・・・半導体チップ
１１ａ・・・可動部形成面
１２・・・可動部
２０・・・回路チップ
３０・・・パッケージ
３１・・・内部空間
３２・・・ケース
３３・・・カバー
４０・・・吸着部
１００・・・半導体装置

Claims (17)

1. 閉じた内部空間を有するパッケージと、
   一面側に形成された可動部を有し、前記パッケージの内面に固定されて前記内部空間に収容される半導体チップと、
   前記内部空間の雰囲気に晒されつつ前記可動部とは離間された少なくとも一部に、前記内部空間の異物を吸着させる吸着部と、を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記吸着部は、粘着性を有する粘着部材であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記粘着部材は、前記パッケージの内面に接着されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記半導体チップは、可動部形成面の裏面を対向面として前記パッケージの内面に固定されており、
   前記粘着部材は、前記パッケージの内面のうち、前記可動部形成面と対向する面であって少なくとも前記可動部との対向部位に接着されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記パッケージの内部空間に収容される回路チップをさらに備え、
   前記半導体チップは、前記可動部を前記回路チップの一面に対向させた状態で前記回路チップとバンプを介して接続され、前記回路チップを介して前記パッケージの内面に固定されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記粘着部材は、前記回路チップにおける前記バンプとの接続面に接着されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記粘着部材は、前記可動部を取り囲むように、前記回路チップにおける前記半導体チップとの対向領域の間口近傍に接着されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記可動部は、前記内部空間の雰囲気に晒されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記パッケージとして、前記半導体チップが内面に固定される開口部を備えた有底筒状のケースと、導電材料を用いて形成され、前記開口部を閉塞するカバーとを有し、
   前記吸着部として、前記カバーと、該カバーに電圧を印加する電圧印加部とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
10. 前記ケースは、誘電体を用いて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記半導体チップは、力学量を検出するセンサチップであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載の半導体装置。
12. 閉じた内部空間を有するパッケージの内面に、一面側に可動部を有する半導体チップが固定され、前記半導体チップが前記内部空間に収容された半導体装置を、被取付部材に固定してなる半導体装置の固定構造であって、
    前記パッケージの内面の一部に、粘着性を有する粘着部材が接着され、
    前記粘着部材が、前記可動部よりも鉛直下方とされていることを特徴とする半導体装置の固定構造。
13. 開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部を有する半導体チップが固定され、この固定状態で前記ケースの開口部がカバーによって閉塞された半導体装置を、被取付部材に固定してなる半導体装置の固定構造であって、
    前記カバーは導電材料からなり、該カバーに電圧を印加する電圧印加部と電気的に接続されており、
    前記カバーが、前記可動部よりも鉛直下方とされていることを特徴とする半導体装置の固定構造。
14. 開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部が形成された半導体チップを固定し、この固定状態で前記ケースの開口部を閉塞するようにカバーを組み付けてなる半導体装置の異物除去方法であって、
    前記カバーとして、その内面に粘着部材が接着されたカバーを準備し、
    前記カバーを前記ケースに組み付けた状態で、前記カバー側を鉛直方向における下方として前記ケースに振動を印加することを特徴とする半導体装置の異物除去方法。
15. 開口部を有する有底筒状のケースの内面に、一面側に可動部が形成された半導体チップを固定し、この固定状態で前記ケースの開口部を閉塞するようにカバーを組み付けてなる半導体装置の異物除去方法であって、
    前記カバーとして、導電材料からなり、該カバーに電圧を印加する電圧印加部と電気的に接続されたカバーを準備し、
    前記カバーを前記ケースに組み付け、前記カバーに電圧を印加した状態で、前記カバー側を鉛直方向における下方として前記ケースに振動を印加することを特徴とする半導体装置の異物除去方法。
16. 前記半導体チップを、前記可動部が前記カバーと対向するように前記ケースの内面に固定することを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の半導体装置の異物除去方法。
17. 前記振動の印加後、前記ケースから前記カバーを取り外し、別の前記カバーを前記ケースに組み付けることを特徴とする請求項１４〜１６いずれか１項に記載の半導体装置の異物除去方法。

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